De vijftienjarige Charley Thompson (Charlie Plummer) is op zoek naar vastigheid in zijn leven. Als zoon van een alleenstaande vader die moeite heeft zijn eigen leven op de rails te houden, kent hij weinig zekerheden en is hij vaak op zichzelf aangewezen. Wanneer ze naar Portland verhuizen, hoopt hij op een nieuwe start. Charley vindt er werk bij Del Montgomery (Steve Buscemi),een doorgewinterde paardentrainer die samen met zijn jockey Bonnie (Chloë Sevigny) geld verdient met races, en sluit vriendschap met het versleten renpaard Lean on Pete. Wanneer Del onverwacht zijn paard naar de slacht wil sturen, gaat Charley er met Lean on Pete vandoor. Hij maakt een gevaarlijke tocht door de uitgestrekte wildernis van Oregon en Wyoming, op zoek naar de geliefde tante die hij al jaren niet meer heeft gezien.